ANALISIS STABILITAS LERENG DENGAN DINDING

PENAHAN TANAH KANTILEVER MENGGUNAKAN

PROGRAM PLAXIS

(Studi Kasus Jalan Piyungan-Batas Gunung Kidul, Yogyakarta)

Tugas Akhir

untuk memenuhi sebagian persyaratan

mencapai derajat Sarjana S – 1 Teknik Sipil

disusun oleh:

Ramadhani Fajar Rinanditya

D 100 120 153

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

iv

MOTTO

“Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua”

(Aristoteles)

“Anda tidak bisa mengubah orang lain, Anda harus menjadi

perubahan yang Anda harapkan dari orang lain”

(Mahatma Gandhi)

“Hiduplah seperti pohon kayu yang lebat buahnya, hidup di tepi jalan dan

dilempari orang dengan batu, tetapi dibalas dengan buah”

(Abu Bakar Sibli)

“Kebanggaan kita yang terbesar adalah bukan tidak

pernah gagal, tetapi bangkit kembali setiap kali kita jatuh”

(Confusius)

v

PERSEMBAHAN

Alhamdulillah, teriring kehadirat Allah SWT yang telah

meridhoi, kupersembahkan karya kecil ini teruntuk:

� Ayah dan Ibu tersayang atas segala do’a, segala cinta,

perjuangan dan pengorbanan yang telah diberikan,

sehingga ananda sampai di titik ini, ananda

mengucapkan banyak terimakasih.

� Keluarga besarku terima kasih atas semua bantuan dan

dukungan moril serta materil.

� Sahabat seperujuangan Andang, Azhari, Meiriza, Mukti,

Wahyu, Erlin, Eni, Endah, Ika, dan teman-teman yang

tidak bisa saya sebutkan satu persatu, terimakasih atas

semua dukungannya. Tak kan ku lupakan masa-masa

bersama kalian.

vi

PRAKATA

Assalamu’ alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirabbil ‘alamin, segala puji dan syukur penulis selalu panjatkan kepada

Allah SWT, yang telah melimpahkan segala berkah, nikmat, taufik, rahmat dan

hidayah-Nya, sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan judul

“ANALISIS STABILITAS LERENG DENGAN DINDING PENAHAN TANAH

KANTILEVER MENGGUNAKAN PROGRAM PLAXIS (Studi Kasus Jalan

Piyungan-Batas Gunung Kidul, Yogyakarta)”.

Penyusunan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari dukungan dan kerjasama dari

berbagai pihak, maka pada kesempatan ini pula dengan penuh kerendahan hati,

ketulusan dan rasa hutang budi, penyusun ucapkan banyak terimakasih yang tidak

terhingga kepada semua pihak yang memberikan semangat untuk menyelesaikan

Tugas Akhir ini. Tidak lupa penyusun ucapkan banyak terimakasih dan penghargaan

yang sebesar – besarnya kepada:

1. Allah SWT yang senantiasa melimpahkan taufik dan hidayah-Nya, serta untuk

segala kekuatan, kemudahan dan petunjuk. Dan untuk anugerah terindah-Nya.

2. Bapak Sri Sunarjono, PhD selaku Dekan Fakultas Teknik dan Bapak

Dr. Mochamad Sholikin, selaku Ketua Jurusan Program Studi Teknik Sipil

Universitas Muhammadiyah Surakarta beserta staffnya, yang telah

memberikan fasilitas kepada penyusun untuk dapat mengikuti studi.

3. Ibu Ir. Renaningsih, M.T., dan Bapak Anto Budi Listyawan, S.T., M.Sc.,

selaku Dosen pembimbing yang sedemikian tulus dan ikhlas telah

memberikan bimbingan, saran – saran yang bermanfaat dan arahan serta

petunjuk kepada penyusun dengan penuh kesabaran dalam penyusunan Tugas

Akhir ini. Juga kepada Ibu Senja Rum Harnaeni, S.T., M.T., selaku Dosen

Penguji yang banyak menyumbangkan kritik dan saran yang sangat

membangun.

vii

4. Bapak Anto Budi Listyawan, S.T., Msc., selaku Dosen Pembimbing

Akademik, yang telah membantu dan memberikan pengarahan – pengarahan

yang berharga selama masa studi di Program Studi Teknik Sipil Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

5. Bapak / Ibu Dosen Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan yang bermanfaat

kepada penyusun.

6. Semua karyawan Program Studi Teknik Sipil Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang telah melayani dan membantu penyusun selama studi dan

hingga selesainya penyusunan Tugas Akhir ini.

7. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, yang telah banyak

memberikan bantuan dan dukungan kepada aku. Dan semua orang yang

pernah datang dan pergi dalam hidupku. Terimakasih banyak.

Akhirnya penyusun menyadari bahwa hasil dari penulisan Tugas Akhir ini

masih jauh dari sempurna. Namun dengan terselesainya Tugas Akhir ini semoga

bermanfaat bagi penyusun sendiri maupun bagi pembaca.

Wassalamu’ alaikum Wr. Wb.

Surakarta, 19 Desember 2016

Penyusun

viii

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................... ii

PERNYATAAN KEASLIAAN TUGAS AKHIR .................................... iii

MOTTO .................................................................................................... iv

PERSEMBAHAN ..................................................................................... v

PRAKATA ................................................................................................ vi

DAFTAR ISI ............................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xi

DAFTAR TABEL .................................................................................... xiii

DAFTAR RUMUS ................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................ xv

DAFTAR NOTASI .................................................................................. xvi

ABSTRAKSI ............................................................................................ xvii

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................. 2

1.3 Tujuan Penelitian .............................................................. 3

1.4 Batasan Masalah ................................................................ 3

1.5 Manfaat Penelitian ............................................................. 5

1.6 Keaslian Penelitian ............................................................ 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Longsoran .......................................................................... 7

2.2 Dinding Penahan Tanah (Retaining wall) ........................... 8

2.3 Penelitian Sejenis Sebelumnya ........................................... 10

2.4 Kegunaan dan Manfaat Program Plaxis v-8.2 ..................... 12

A. Kegunaan Program Plaxis v-8.6 .................................... 12

B. Manfaat Program Plaxis v-8.6 ....................................... 13

ix

BAB III. LANDASAN TEORI

3.1 Stabilitas Lereng ............................................................... 14

A. Teori Analisis Stabilitas Lereng ..................................... 14

3.2 Metode Irisan (Method of Slice) ......................................... 15

A. Metode Fellenius ........................................................... 16

3.3 Metode Elemen Hingga ..................................................... 18

3.4 Program Plaxis 2 Dimensi Versi 8.6 .................................. 18

A. Langkah Penggunaan Plaxis 2D v.86 ............................. 18

BAB IV. METODE PENELITIAN

4.1 Objek dan Lokasi Penelitian .............................................. 27

4.2 Pengumpulan Data ............................................................. 27

4.3 Alat-Alat Bantu Perencanaan ............................................ 27

4.4 Tahapan Penelitian .............................................................. 28

4.5 Bagan Alur Penelitian ........................................................ . 29

BAB V. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

5.1 Tinjauan Umum ................................................................ 30

5.2 Analisis Data Tanah ........................................................... 30

A. Analisis data SPT .......................................................... 30

B. Analisis Data Tanah Di Laboratorium ........................... 31

C. Analisis Parameter Pendukung Input Program Plaxis .... 31

D. Analisis Parameter Perencanaan Struktur Penahan Tanah 32

5.3 Analisis Kelongsoran dengan Perhitungan Manual ............. 32

A. Analisis Kelongsoran Metode Fellenius ........................ 33

5.4 Analisis Kelongsoran dengan Program PLAXIS V.8 ........... 34

A. Pemodelan Material ....................................................... 35

B. Tahap-tahap Perhitungan Plaxis .................................... 36

5.5 Alternatif Penanganan Klongsoran Menggunakan Dinding

Penahan tanah dengan Program PLAXIS V.8 ...................... 49

A. Menentukan dimensi awal dinding penahan tanah ......... 49

x

B. Perhitungan metode manual dengan alternatif

penanganan kelongsoran menggunakan dinding

penahan tanah. ............................................................... 50

C. Perhitungan program PLAXIS V.8 dengan alternatif

penanganan kelongsoran menggunakan dinding

penahan tanah. ............................................................... 52

5.6 Perbandingan Analisis Kelongsoran Sebelum Penanganan

dan Sesudah Penanganan ................................................... 56

BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ....................................................................... 58

6.2 Saran ................................................................................. 59

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ 60

LAMPIRAN .............................................................................................. 62

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar I.1 Gambar rencana analisis dinding panahan tanah kantilever....... 4

Gambar II.1 Jenis longsor berdasarkan pergerakan masa runtuhnya ............. 8

Gambar III.1. Analisis Stabilitas Lereng ......................................................... 15

Gambar III.2. Gaya-gaya yang bekerja pada irisan. (Hardiyatmo, 2010) ......... 16

Gambar III.3. Tahap memasukkan deskripsi project ....................................... 19

Gambar III.4 Tahap memasukkan satuan dan dimensi geometri .................... 19

Gambar III.5 Tahap pemodelan geometri ...................................................... 20

Gambar III.6 Tahap pemberian interface ....................................................... 20

Gambar III.7 Tahap masukan Material properties ......................................... 21

Gambar III.8 Tahap masukan tabsheet general .............................................. 21

Gambar III.9 Tahap masukan tabsheet parameters ........................................ 22

Gambar III.10 Tahap masukan tabsheet interface ............................................ 22

Gambar III.11 Tahap generate mesh ................................................................ 23

Gambar III.12 Tahap kondisi awal .................................................................. 23

Gambar III.13 Tahap perhitungan tegangan efektif .......................................... 24

Gambar III.14 Tahap jendela Plaxis calculations ............................................ 24

Gambar III.15 Tahap Proses Plaxis calculations ............................................. 25

Gambar III.16 Output hasil calculations .......................................................... 25

Gambar III.17 Kurva hasil calculations ........................................................... 26

Gambar IV.1. Lokasi Penelitian ...................................................................... 27

Gambar IV.2. Diagram alir perencanaan ......................................................... 29

Gambar V.1 Perhitungan Trial Error akibat berat sendiri dengan R = 27,090 m ... 33

Gambar V.2 Potongan A-A .......................................................................... 33

Gambar V. 3 General setting – Project ......................................................... 36

Gambar V.4 General setting – Dimensi ........................................................ 36

Gambar V.5 Model Geometri lereng ............................................................ 38

Gambar V.6 Material Set ............................................................................. 38

Gambar V.7 Input material pada lapisan tanah ............................................. 39

Gambar V.8 Input parameter tanah ............................................................... 40

xii

Gambar V.9 Tampilan Mesh Generation ...................................................... 41

Gambar V.10 Tampilan setelah menetapkan kondisi awal .............................. 42

Gambar V.11 Tampilan General pada fase Gravity Loading .......................... 43

Gambar V.12 Tampilan Parameters pada fase Gravity Loading ..................... 43

Gambar V.13 Tampilan Multipliers pada fase Gravity Loading ...................... 44

Gambar V.14 Tampilan input gambar pada fase Gravity Loading .................. 44

Gambar V.15 Tampilan General pada fase SF Gravity Loading ..................... 45

Gambar V.16 Tampilan Parameters pada fase SF Gravity Loading ................ 46

Gambar V.17 Tampilan Multipliers pada fase SF Gravity Loading................. 46

Gambar V.18 Titik yang akan ditinjau ............................................................ 47

Gambar V.19 Proses kalkulasi ........................................................................ 47

Gambar V.20 Lereng yang terdeformasi akibat Gravity Loading .................... 48

Gambar V.21 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Gravity Loading ...... 48

Gambar V.22 Angka keamana akibat Gravity Loading dan Vertical Loadingi 49

Gambar V.23 Dimensi awal dari dinding penahan tanah.................................. 50

Gambar V.24 Perhitungan Trial Error akibat berat sendiri dengan R = 15,115 m ... 50

Gambar V.25 Potongan A-A .......................................................................... 51

Gambar V.26 Model geometri lereng ............................................................. 53

Gambar V.27 Lereng yang terdeformasi akibat Gravity Loadingi ................... 55

Gambar V.28 Arah gerakan tanah dan penurunan akibat Gravity Loading ...... 55

Gambar V.29 Angka keamana akibat Gravity Loading dan Vertical Loading . 56

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel I.1. Hasil Uji Direct Shear Test ( DST ) ........................................ 3

Tabel I.2. Persamaan dan perbedaan dengan penelitian sebelumnya ....... 6

Tabel II.1. Klasifikasi longsoran berdasarkan kecepatan pergerakan

massa runtuh menurut Varnes (1978) dan Hansen (1984) ....... 8

Tabel V.1 Hasil Pemboran pada BH I ..................................................... 30

Tabel V.2 Hasil Pemboran pada BH II .................................................... 31

Tabel V.3 Nilai-nilai parameter tanah pada Bor Hole I ............................ 31

Tabel V.4 Perkiraan modulus elastis (Bowles, 1977) .............................. 31

Tabel V.5 Perkiraan rasio Poisson (Bowles, 1977) ................................ 32

Tabel V.6 Perhitungan Trial Error akibat berat sendiri dengan

R = 27.090 m.......................................................................... 34

Tabel V.7 Data Material Tanah pada Simulasi Kelongsoran .................... 35

Tabel V.8 Input koordinat pada Plaxis V.8 .............................................. 36

Tabel V.9 Perhitungan Trial Error akibat berat sendiri dengan

R = 15,115 m.......................................................................... 51

Tabel V.10 Input koordinat pada Plaxis V.8 .............................................. 53

Tabel V.11 Data material tanah pada simulasi perhitungan ....................... 54

Tabel V.12 Data material DPT pada simulasi perhitungan ........................ 54

Tabel V.13 Rekapitulasi hasil angka keamanan sebelum penanganan dan

sesudah penanganan dengan DPT ........................................... 56

xiv

DAFTAR RUMUS

Rumus III.1. Rumus faktor aman .............................................................. 14

Rumus III.2. Rumus keseimbangan arah vertikal dan gaya-gaya yang

bekerja dengan memperhatikan tekanan air pori ................... 16

Rumus III.3. Rumus keseimbangan arah vertikal dan gaya-gaya yang

bekerja dengan memperhatikan tekanan air pori ................... 17

Rumus III.4. Rumus faktor aman metode Fellenius................................... 17

Rumus III.5. Rumus momen dari massa tanah metode Fellenius ............... 17

Rumus III.6. Rumus momen penahan longsor metode Fellenius ............... 17

Rumus III.7. Rumus faktor aman metode Fellenius................................... 17

Rumus III.8. Rumus faktor aman akibat pengaruh tekanan air pori

metode Fellenius .................................................................. 17

Rumus III.9. Rumus metode elemen hingga .............................................. 18

Rumus III.10. Rumus Faktor keamanan metode elemen hingga .................. 18

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Pengujian Bore Pile dan Pengujian Direct Shear Test

Lampiran 2 Peta Lokasi, Potongan Rencana Dinding Penahan Tanah,

Perhitugan Trial Error Metode Fellenius

xvi

DAFTAR NOTASI

γ : berat volume (kN/m3)

c : kohesi tanah (kN/m2)

φ : sudut gesekan dalam tanah (o)

Ψ : sudut dilatasi (o)

Eref : modulus elastisitas (kN/m2)

ai : panjang lengkung lingkaran pada irisan ke-i (m)

Wi : berat irisan tanah ke-i (kN)

μi : tekanan air pori pada irisan ke-i (kN/m2)

θi : sudut yang didefinisikan pada (o)

R : jari-jari lingkaran bidang longsor (m)

f’c : kuat tekan beton (MPa)

fy : tegangan tarik baja (Mpa)

v : poisson’s ratio

F : faktor keamanan

n : jumlah irisan

xvii

ABSTRAKSI

ANALISIS STABILITAS LERENG DENGAN DINDING PENAHAN TANAH

KANTILEVER MENGGUNAKAN PROGRAM PLAXIS

(Studi Kasus Jalan Piyungan-Batas Gunung Kidul, Yogyakarta)

Sejarah perkembangan teknologi dewasa ini terus berkembang pesat. Salah satu

dampaknya adalah perkembangan teknologi dibidang pembangunan atau konstruksi,

khususnya dalam bidang geoteknik. Untuk mempermudah efisiensi kinerja

perencanaan dan perhitungan konstruksi, penggunaan perangkat lunak (program)

sangat dibutuhkan. Dalam penelitian ini, penulis ingin mengetahui bagaimana

penggunaan program untuk menganalisis stabilitas lereng dengan menggunakan

program Plaxis. Analisis dilakukan dengan melakukan kontrol stabilitas lereng di

Piyungan, Yogyakarta untuk mengetahui angka keamanannya. Setelah dianalisis dan

hasil menunjukkan angka keamanan kurang dari yang disyaratkan, maka diperlukan

alternatif penanganan. Penulis merencanakan alternatif penanganan dengan

memberikan dinding penahan tanah tipe kantilever dengan struktur beton. Metode

perhitungan untuk mendapatkan angka keamanan dilakukan dengan dua metode, yaitu

perhitungan manual dengan metode Fellenius dan perhitungan dengan program Plaxis.

Adapun parameter tanah yang digunakan: volume tanah (γ) 15,186 kN/m3; berat jenis

(GS) 2,66; kohesi (c) 15,984 kN/m2; sudut gesek dalam (φ) 30,44o; kadar air rata-rata

44,82%, untuk kondisi geologi lapisan di lapangan berupa pasir kelempungan dengan

tinggi tanah yang ditahan 15,2 m. Hasil perhitungan stabilitas lereng, sebelum

dilakukan alternatif penanganan didapatkan angka keamanan metode Fellenius

0,95085<1,5 (tidak aman), sedangkan program Plaxis 0,9522<1,5 (tidak aman).

Setelah dilakukan alternatif penanganan didapatkan angka keamanan metode Fellenius

1,744>1,5 (aman), sedangkan program Plaxis 1,7413>1,5 (aman). Dengan

menggunakan dinding penahan tanah, faktor keamanan lereng menjadi meningkat.

Kata kunci: dinding penahan tanah, fellenius, longsoran. plaxis, stabilitas lereng

xviii

ABSTRACTION

ANALYSIS OF THE STABILITY OF SLOPES WITH CANTILEVER

RETAINING WALLS USING PROGRAM PLAXIS

(Study Case of Jl. Piyungan-Batas Gunung Kidul, Yogyakarta)

The history of technological development today continues to grow rapidly. One of its

effects is the technological developments of construction, a specially geotechnical

engineering. To simplify the planning and calculation of performance efficiency

construction, the software (program) is urgently needed. In this study, the author

studied how to use the program to analyze slope stability using the Plaxis

programs. The analysis is performed with the control stability of slope in Piyungan,

Yogyakarta to determine the safety number. After analyzed the results show that the

safety numbers were less than required, then the alternate solution reqired. The author

planned alternative solution by providing a type cantilever retaining wall with concrete

structures. There are two calculation methods to find the safety number, manual

calculation with Fellenius method and calculation with Plaxis program. As for the soil

parameters are used: soil density (γ) 15.186 kN/m3; specific gravity (GS) 2.66;

cohesion (c) 15.984 kN/m2; the angle of friction (φ) 30, 44o; moisture content average

44,82%, for the condition of geological layers in the field is of clayey sand with a height

of soil which detained 15.2 m. Results calculation of the stability of slopes, before using

alternatives solution the safety numbers of Fellenius method obtained by the

0,95085<1.5 (not safe), while program Plaxis 0,9522<1.5 (not secure). After using the

alternative solution the safety numbers of Fellenius method obtained by 1,744>1.5

(safe), while program Plaxis 1,7413>1.5 (safe). By using the retaining walls,

slope safety factor be increased.

Keywords: avalanche, fellenius, plaxis, retaining wall, stability of slopes